أنواع المصهرات ومميزاتها وعيوبها
يعرف المصهر (Fuse) بأنه جزء قصير من المعدن يوضع في دائرة كهربية على التوالي حيث ينصهر عند مرور تيار عالي به فيقطع مرور التيار بالدائرة وينصهر المصهر نتيجة ارتفاع درجة الحرارة في زمن يعتمد على قيمة التيار المار في الدائرة التيار المقنن Reted Carrying Current of the Fuse
يعرف بأنه القيمة العظمى التي يمكن أن تمر في المصهر دون أن ترتفع درجة حرارته إلى درجة الانصهار ولكن ترتفع درجة حرارته في حدود الدرجة المسموح بها.
تيار الانصهار Fusing Current
يعرف بأنه أقل تيار يسمح بانصهار المصهر في خال زمن محدود.
الجهد العابر المستعاد Transient Recovery Voltage
هو الجهد الذي يظهر بين طرفي المصهر لحظة انصهار الجزء المعدني.
سعة القطع Interrupting Capacity
هي أعلى قيمة فعالة للتيار يستطيع المصهر أن يقطعه بنجاح وإذا زاد تيار القصر عن سعة القطع فإن ذلك يؤدي إلى انفجار المصهر.
معامل الصهر Fusing Factor
يعرف بأنه النسبة بين أقل تيار للمصهر والقيمة المقننة لتيار المصهر.
تيار الذروة المتوقع وتيار القطع Prospective Current and Cut off Current
يعرف تيار الذروة المتوقع بأنه القيمة الفعالة لنصف دورة القيمة الفعالة لنصف دورة التيار الأولى بعد حدوث القصر مع الأخذ في الاعتبار إهمال قيمة ممانعة المصههر
ويعرف تيار القطع بأنه أقصى تيار يمر لحظيا ويؤدي إلى تيار يمر لحظيا ويؤدي إلى انصهار المصهر ويحدد بكمية الحرارة المتولدة منه والتي يؤدي إلى انصهار الجزء المعدني في المصهر والذي يمر به تيار القصر.
زمن الانصهار Pre-areing Time
الزمن السابق لحدوث القوس أو زمن الانصهار وهو الزمن الذي يمر بين حدوث القصر وانتهاء عملية الانصهار.
زمن القوس Areing Time
وهو الزمن الذي يمر بين نهاية الانصهار وإطفاء القوس.
زمن عمل المصهر Operating Time
وهو مجموع زمن الانصهار وزمن القوس وتستخدم مواد عديدة في صناعة الجزء المعدني من المصهر وأهم هذه المواد النحاس والفضة وتفضل الفضة للأسباب الآتيه
- الفضة غير معرضة لعملية الأكسدة
- معامل تمدد الفضة صغير جدا.
- الموصولية للفضة لا تتغير بارتفاع درجة الحرارة.
- تتحول الفضة من الحالة الصلبة إلى حالة التسامي بسرعة.
- بخار الفضة عندما يتفاعل مع المواد الموجودة في المصهر فإنه يتحول إلى مادة عازلة تقوم بقطع مرور التيار.
أنواع المصهرات Types of Fuses
تنقسم المصهرات من حيث الجهد إلى مصهرات جهد منخفض ومصهرات جهد عالي. كذلك تنقسم إلى مصهرات محددة التيار ومصهرات غير محددة التيار.
مصهرات محددة التيار Current Limiting Fuses
وفي هذا النوع من المصهرات يحدث قطع للتيار وبالتالي فتح الدائرة قبل الوصول بتيار القصر إلى قيمته العظمى خلال نصف الموجه الأول ومن أمثلة هذه المصهرات (High Rupture Capacity HRC Fuse Caetridge) ويتكون في أبسط صورة من جسم من البلاستيك أو الخزف أو السيراميك وله غطاءان من المعدن على طرفيه والجسم المعدني الموصل وهو سلك من الفضة ويملأ الجسم بمسحوق من الكوارتز وهذا النوع من المصهرات يستخدم في الجهود العالية والمنخفضة وعادة ما تصنع الموصلات المعدنية وبها بعض الاختناقات في مساحة المقطع حتى تكون أول ما ينصهر وأثناء عملية الانصهار يتحول الكوارتز إلى زجاج فيزيد عملية العزل لمقاومة جهد إعادة الاشتعال الذي قد ينشأ نتيجة إطفاء القوس الكهربي وفي بعض المصهرات قد يحدث أن تزود المصهرات بإبرة مزودة بعنصر انصهار ثانوي ينصهر عند حدوث انصهار لعنصر الانصهار الأساسي مما يدفع بالإبرة للخارج لتعطي إشارة على انصهار المصهر.
وفي حالة الجهود المنخفضة H.R.C فإن سعة القطع فيها تتراوح بين 16.5، 33 كيلو أمبير عن 440 فولت أما في مصهرات الجهد العالي فإنها تصل إلى 500 ميجا فولت أمبير لجهد 33 كيلو فولت مثلا وتيار 8.76 كيلو أمبير وقد تستخدم بعض المصهرات المعزولة بالزيت لجهود حتى 132 كيلو فولت / 6.1 كيلو أمبير وبسعة 350 ميجا فولت أمبير.
المصهرات غير محددة التيار Non – Current Limiting Fuses
ومن أمثلتها مصهرات الطرد Expulsion Fuses وتتكون هذه المصهرات من الموصل الذي ينصهر عند ارتفاع درجة حرارته داخل أنبوبة من الفبر أو من مسحوق حامض البوريك المضغوط ولها نهاية مفتوحة وعند حدوث القصر ومرور تيار كبير فإن الموصل ينصهر ويظهر القوس الكهربي الذي يرفع القوس الكهربي الذي يرفع درج الحرارة إلى 4000 – 5000 كيلفن فتتولد كمية من الغازات ترفع الضغط داخل أنبوبة المصهر ويتواجد هذه الغازات ذات الضغط المرتفع فإن درجة التآين في مسار القوس تنخفض فيزداد جهد انهيار الوسط بحيث يتحمل الجهد المستعاد العابر ويمنع إعادة إشعال القوس بعد أن ينقطع عند مرور التيار بالصفر ويتم طرد الغازات إلى الجو من الطرف الأعلى للأنبوية.
ويمكن أن يستخدم مثل هذا المصهر في حماية الخطوط الهوائية والمحولات المركبة على أعمدة في حدود تيار قصر 3 كيلو أمبير ويتميز هذا المصهر بأنه يسقط نتيجة ضغط الغازات فتصبح أطراف المهر معزولة تماما عن جهد الخط
بالنسبة للأحمال الثابتة
يمكن استخدام المصهرات في هذه الحالة للحماية من ارتفاع التيار والقصر في نفس الوقت أو أي منهما.
فإذا كانت الحماية لارتفاع التيار أو ارتفاع التيار بالإضافة للقصر فإن تيار الانصهار يجب ألا يزيد عن 110% إلى 125% من التيار المقنن للحمل.
بالنسبة للأحمال المتغيرة
- أحمال الإضاءة بمصابيح الفلورسنت والمحولات فإنه قد ينشأ زيادة في التيار نتيجة بدأ التشغيل وعليه فإن المصهرات المستخدمة يجب أن تكون في حدود 125% إلى 150% من قيمة التيار المقنن للأحمال.
- المحركات الكهربية بالنسبة لزيادة الأحمال فإنه يمكن استخدام ريلاي منفصل لذلك وفي حالة بدأ التشغيل فإن المحرك يقوم بسحب تيار عالي (Starting Current) قد يصل إلى أضعاف التيار المقنن وعليه فإنه يجب ملاحظة أن يكون منحنى تشغيل المصهر أو ريلاي زيادة الحمل خارج نطاق زمن بداية التشغيل حتى لا ينصهر المصهر أو يفصل الريلاي أثناء بداية التشغيل وتستخدم المصهرات في حدود من 110% . 125% من الحمل المقنن بغرض حماية المحركات
مميزات المصهرات
- تعتبر وسيلة حماية رخيصة للأنظمة الكهربية من زيادة الأحمال أو حدوث القصر.
- الزمن اللازمة للتشغيل في المصهرات أقل منه في المفاتيح القطع.
- توفر العلاقة العسكية بين زمن التشغيل والتيار وإمكانية استخدام المصهر لحماية الأنظمة الكهربية من الزيادة إلى صيانة.
- لا تحدث ضوضاء أثناء عملية القطع.
عيوب المصهرات
- في حالة مرور تيار قصر كبير فإن الفصل بين مجموعة المصهرات الموصلة على التوالي في نظم القوى الكهربية يكون مستحيلا.
- لا يمكن توفير حماية ثانوية له.
- بعض المصهرات قد لا يكون تيار الانصهار فيها دقيقا مما يؤثر على الدوائر التي تقوم بحمايتها.
